И. Кудишин - Раритеты американской авиации

45-летний Дж. Уокер был старшим летчиком-испытателем НАСА и считался одним из наиболее опытных американских пилотов. При общем налете около 5 тысяч часов он совершил 25 полетов на экспериментальном гиперзвуковом самолете Норт Америкен X-15, причем установил на нем рекорды скорости и высоты полета. Все же расследовавшая катастрофу комиссия склонилась к мнению, что вероятная причина столкновения – ошибка Уокера, поскольку бортовые системы самолетов работали нормально, атмосфера была спокойной, видимость хорошей, признаков внезапного заболевания у летчиков не обнаружено, а гипотезу, что соударение обусловлено подсосом истребителя вследствие завихрения воздушного потока между ним и «Валькирией», признали несостоятельной. Уокер, по-видимому, выдерживал дистанцию до ХВ-70, визуально контролируя расстояние от своего самолета до передней секции фюзеляжа ХВ-70. Если это так, то крыло «Валькирии» находилось вне поля зрения пилота.

«Валькирия» продолжала лететь прямо еще 10- 15 секунд, после чего накренилась вправо, опустила нос и вошла в интенсивное движение по рысканию. Часть ее левой консоли отлетела из-за чрезмерной перегрузки, а затем самолет попал в плоский штопор. Первый летчик Элвин С. Уайт, шеф- пилот фирмы «Норт Америкен», благополучно спасся, отделавшись небольшими травмами, так как вовремя привел в действие систему аварийного покидания, второй летчик Карл С. Кросс погиб.

Самолет «Валькирия» в плоском штопоре

К. Кросс был опытным пилотом с общим налетом более 8500 часов, но на «Валькирии» он совершал первый вылет, который для него оказался и последним. Вероятная причина того, что он не смог катапультироваться, попадание ХВ-70 в плоский штопор. Дело в том, что закрытие створок капсулы и ее катапультирование происходили только после предварительного смещения кресла назад давлением сжатого газа. Центробежная сила, возникающая при вращении самолета в плоском штопоре, оказалась на «Валькирии» весьма значительной из-за большого выноса кабины экипажа относительно центра масс самолета и воспрепятствовала перемещению кресла назад. Аварийная ручная система перемещения кресла также не могла преодолеть действия центробежных сил.

Потеря второй «Валькирии» стала большим ударом по программе скоростных испытаний, так как этот образец самолета был оборудован автоматической системой управления воздухозаборником и летчики предпочитали выходить на числа М›2,5 именно на этом образце ХВ-70. Именно на втором самолете была выполнена оговоренная контрактом задача – продемонстрировать установившийся полет при М = 3 продолжительностью не менее 30 минут. Полет с М = 3, проходивший 19 мая 1966 года на высоте около 21 км, длился 32 минуты. Тем самым фирма заработала 275 тысяч долларов – вознаграждение, предусмотренное контрактом с ВВС. Испытания оставшегося первого самолета продолжались еще два с половиной года: последний испытательный полет он совершил 17 декабря 1968 года, а 4 февраля 1969 года был передан в музей ВВС. Налет обоих самолетов составил 249 часов 22 минуты в 128 полетах, из них 106 часов 48 минут на сверхзвуковых скоростях и 51 час 34 минуты при М›2.

На ХВ-70 предполагали достичь сверхзвукового аэродинамического качества 8 – 8,5, дозвукового – около 12-13. Достаточно высокое крейсерское качество «Конкорда» и Ту-144 – бесхвосток без ПГО, было получено благодаря совершенствованию методов аэродинамического расчета, что позволило применить крыло оживальной формы.

В отличие от В-58, который одно время предлагалось модифицировать в маловысотный бомбардировщик, по «Валькирии» подобных предложений не было. Одна из причин этого – ее чрезмерная чувствительность к турбулентности атмосферы. «Валькирия» обладала таким недостатком, несмотря на то что удлинение крыла у нее было несколько меньше, чем у других самолетов, рассчитанных на длительный сверхзвуковой полет. Вызывалось это главным образом сравнительно малой жесткостью длинного фюзеляжа, хотя играла роль и достаточно низкая удельная нагрузка на крыло.

Падение самолета «Валькирия»

Самолет ХВ-70 стал первой за рубежом крупной сверхзвуковой аэроупругой конструкцией. Его большие размеры, применение тонкого треугольного крыла и длинного гибкого фюзеляжа обусловили необходимость масштабных расчетов на аэроупругость. Эти расчеты выполнялись с применением новейшего по тому времени инструментария – цифровых и аналоговых ЭВМ, но все же не дали хороших характеристик самолета при полете в турбулентной атмосфере. Поэтому важной экспериментальной работой стали исследования на ХВ-70 системы GASDSAS, предназначенной для парирования нагрузок от воздушных порывов и подавления аэроупругих колебаний конструкции. Эта программа являлась продолжением работы, проводившейся на самолете Боинг В-52 (системы SAS и LAMS). Система GASDSAS предусматривала отклонение элевонов по тангажу и крену, а также рулей направления по сигналам датчиков перегрузок. Исследования показали, что для уменьшения интенсивности изгибных колебаний фюзеляжа целесообразно использовать небольшие горизонтальные и вертикальные поверхности, расположенные по схеме «утка». В дальнейшем подобная система была применена на бомбардировщике В-1.

Летные исследования с участием НАСА проводились также в области аэродинамики (флаттер панелей обшивки, сопротивление трения обшивки, донное сопротивление фюзеляжа и т.д.), конструкции (аэродинамический нагрев, полетные нагрузки) и эксплуатации (шум на местности).

Пилотажные характеристики самолета оценивались летчиками в целом как очень хорошие в полете и на малых, и на больших скоростях, особенно отмечалась легкость и мягкость посадки, как у пассажирских самолетов. Большое треугольное крыло создавало у земли воздушную подушку, увеличивавшую подъемную силу на 15%. В результате вертикальная скорость в момент приземления составляла всего 0,3- 1,2 м/с.

Создание самолета ХВ-70 было крупным техническим достижением. Но хотя он и оставил глубокий след в авиации, его роль в основном свелась к освоению авиационной промышленностью новых технологических процессов производства конструкций из высокопрочных сталей и титана, которые были впоследствии применены на бомбардировщике Дженерал Дайнэмикс F-111, военно-траиспортньгх самолетах Локхид С-5 и С-141, истребителе Макдоннелл Дуглас F-4 и на других самолетах. В то же время компоновка ХВ-70 не стала образцом для последующих сверхзвуковых самолетов, хотя на нем и были предприняты масштабные исследования в рамках изучения сверхзвуковых пассажирских самолетов. Крупный недостаток пакетного размещения двигателей – увеличение массы конструкции из-за большой длины воздушных каналов. Поэтому, например, на англо-французском сверхзвуковом пассажирском самолете «Конкорд» было решено применить более короткие разнесенные гондолы двигателей, установленные под консолями крыла. На российском Ту-144 было применено промежуточное решение – отдельные гондолы, но со сравнительно небольшим разносом и размещением под фюзеляжем.